Các protein thực phẩm rất ựa dạng. Dựa vào nguồn gốc và tắnh chất ựặc trưng, có thể phân thành các nhóm hệ thống protein của: thịt, cá; trứng; sữa; máu; lúa mì và của ựậu tương.
7.1- Protein của thịt
Hệ thống protein của thịt có thể phân là 3 nhóm: Protein của chất cơ, protein của sợi cơ và protein của mô liên kết.
- Protein của chất cơ
Mỗi sợi cơ ựược tạo nên từ rất nhiều sợi tơ cơ xếp song song với nhau, ựược bọc trong một bào tương, gọi là chất cơ.
Protein tiêu biểu nhất của chất cơ là mioglobin. Mioglobin là protein quyết ựịnh màu sắc của thịt, cá và thường chiếm 90% tổng lượng các sắc tố của thịt bò. Nhóm ngoại của mioglobin là Hem. Trạng thái oxy hóa của Fe trong Hem (Fe+2 hoặc Fe+3) cũng như bản chất của các cấu tử nối với Fe trong nhân Hem (O2, NO, CO) là nguyên do làm thay ựổi màu sắc của thịt.
Dạng oxyhóa của mioglobin là metminoglobin, là sắc tố nâu trong thịt và các sản phẩm của thịt.
Oxymioglobin là chất dự trữ cho cơ có màu ựỏ ựậm (dễ dàng nhận thấy nó trên bề mặt thịt tươi), nguyên tử Fe trong nhân Hem có hóa trị 2.
Phản ứng oxyhóa oxymioglobin thành metminoglobin và phản ứng khử ngược lại liên tục xảy ra ở trong cơ và cả sau khi gia súc bị giết một thời gian. để bảo vệ màu sắc của thịt tươi cần tạo ựiều kiện ựể phản ứng khử ngược chiếm ưu thế. Có thể chuyển metminoglobin thành desoxyminoglobin khi có mặt của các tác nhân khử như glucose, axit ascobic.
- Protein của sợi cơ
Sợi tơ cơ ựược tạo thành từ thớ sợi thô miozin và thớ sợi mảnh actin nằm xen kẽ và song song với nhau. Protein tơ cơ chiếm trên 50% lượng protein của cơ, có thể chia thành 2 nhóm:
+ Protein co rút như: miozin, actin
+ Protein ựiều hòa co rút như: tropomiozin, troponin, α-actinin, β-actinin 1,- Miozin: Phân tử gồm 6 tiểu ựơn vị. 55% chuỗi polypeptide có cấu trúc xoắn α. Phân tử có chứa 40 nhóm ỜSH, nhưng lại không có cầu disulfur. Dưới tác dụng của trypsin, phân tử sẽ bị cắt thành 2 mảnh.
Miozin có hoạt tắnh ATP-aza, có khả năng tự liên kết thuận nghịch với actin thành phức miosin-actin.
2,- Actin: Phân tử có 374 gốc axit amin. Actin dưới dạng ựơn phân tử gồm 1 chuỗi polypeptide có cấu trúc bậc 3 (G-actin). Phân tử G-actin có chứa một phân tử ATP và một ion Ca+2. Khi nồng ựộ ion Ca+2 hoặc Mg+2 cao (trên 1mM), G-actin tự trùng hợp thành F-actin. Các sợi ựược cuộn lại thành xoắn
ốc kép. Mỗi sợi có 340ọ380 monome (G-actin), Trong quá trình trùng hợp, ATP liên hợp vào G-actin bị thủy phân thành ADP và phosphat vô cơ.
- Protein của khung mạng
Là những protein của màng sợi cơ, của mô liên kết. Colagen và elastin là hai protein chiếm trên 50% lượng protein của khung mạng.
Colagen có trong xương, da, gân, sụn và trong hệ thống tim mạch. Nó là protein hình sợi không ựàn hồi ựược, do ựó, bảo vệ cơ chống lại sự kéo căng. Khi xử lý nhiệt, các sợi colagen co lại, sau ựó bị gelatin hóa khi nhiệt tăng cao. Khi gelatin hóa, các sợi bị phân ly, cấu trúc xoắn bị duỗi ra.
Ở trạng thái tự nhiên, colagen chỉ bị pepxin và colagenaza thủy phân. Sau khi bị biến tắnh nhiệt thì trypxin, chimotripxin và carboxypeptidaza mới có thể thủy phân ựược.
Elastin là protein có màu vàng, có nhiều trong thành các ựộng mạch, trong các dây chằng, ựốt sống của ựộng vật có xương sống. Elastin có cấu trúc sợi, phân tử gồm α-elastin (M=70.000) và β-elastin (M=50.500) nối với nhau bằng rất nhiều cầu ựồng hóa trị.
Khi nấu trong nước, elastin chỉ bị trương ra mà không hòa tan. Nó là protein rất bền với axit, bazơ và các enzyme proteaza.
7.2- Protein của cá
Hệ thống protein của cá rất giống hệ thống protein của thịt, nhưng giữa hai hệ thống protein này có một số ựặc ựiểm khác nhau:
- Các sợi cơ ở cá ngắn hơn ở thịt và ựược tổ chức thành những lớp mỏng. - Miozin rất khó tách ra khỏi actin. Protein rất nhạy với biến tắnh nhiệt và
rất dễ bị thủy phân bởi proteaza hơn miozin ở ựộng vật máu nóng. Hàm lượng mô liên kết trong cơ cá thấp hơn.
Các protein của chất ựệm (khung mạng) chỉ chiếm 3ọ10% tổng lượng protein. Nhiệt ựộ gelatin hóa của colagen cá thấp hơn nhiệt ựộ này ở thịt. 7.3- Protein của trứng
- Những protein có trong lòng trắng trứng
Những protein trong lòng trắng trứng tiêu biểu là: ovalbumin, conal- bumin, ovomuxin, ovomuxoit, ...
Ovalbumin chiếm tỷ lệ cao nhất trong lòng trắng trứng, là một phosphoglicoprotein. Phân tử ovalbumin có 4 nhóm ỜSH và 2 cầu disulfua. Trong thời gian bảo quản, số cầu disulfua sẽ tăng lên, tạo nên S-ovalbumin.
Ovalbumin có khả năng tạo gel tốt, khi tạo ra S-ovalbumin thì khả năng tạo gel bị giảm.
Conalbumin là một glicoprotein có chứa 0,9% D-mannose và 1,7% glucosamin do 2 tiểu ựơn vị tạo nên.
Ovomuxin là một glicoprotein do 2 tiểu ựơn vị lập nên, có chứa gần 30% gluxit. Ovomuxin cũng làm bền bọt ở nhiệt ựộ thấp.
Ovomuxoit cũng là một glicoprotein có chứa ựường galactose, mannose và glucosamin. Ovomuxoit có hoạt tắnh antitripxin và có khả năng chịu nhiệt (trừ ở môi trường kiềm).
- Protein có trong lòng ựỏ trứng
Trong lòng ựỏ trứng chứa chủ yếu hai loại protein là lipoprotein và phosphoprotein. Lòng ựỏ trứng gồm các hạt phân tán trong 1 pha lỏng. Các hạt thường có hình cầu với ựường kắnh 1,3ọ20ộm. trong hạt có chứa các lipoprotein (chiếm 70% chất khô), như α- và β-lipovitelin, các lipovitelin nhẹ (chiếm 12% chất khô) và các phosphoprotein (chiếm 16% chất khô). Trong dịch của lòng ựỏ trứng có protein hình cầu như levitin chiếm 11% và lipoprotein chiếm 66% chất khô của lòng ựỏ. Các hạt trong lòng ựỏ trứng là do 3 kiểu protein (lipoprotein, phosphoprotein và lipoprotein nhẹ) liên kết với nhau tạo thành phức - trong ựó, protein nhẹ sẽ ựắnh vào phức qua phosphovitin.
Khi nấu trứng (hoặc các xử lý nhiệt khác) thì lòng ựỏ ựặc lại và trở nên khô. đồng thời, từ một số protein của lòng trắng giải phóng ra H2S. Nếu nấu kéo dài hoặc nếu trứng không ựược làm lạnh sau khi nấu thì H2S sẽ phản ứng với sắt có mặt trong lòng ựỏ ựể tạo ra sắt sulfua kết tủa ựen. Các protein của trứng giàu các axit amin cần thiết. đặc biệt là thành phần axit amin của trứng rất ổn ựịnh, không phụ thuộc vào giống và phương pháp nuôi.
7.4- Hệ thống protein của sữa
Trung bình trong 1 lắt sữa có 30ọ35g protein. Gần 80% lượng protein này tồn tại dưới dạng phức cao phân tử có chứa canci phospho gọi là mixen. Các mixen ựược hình thành do tương tác giữa casein và các protein khác, giữa protein và các muối vô cơ có mặt trong pha nước. Casein là những protein quan trọng trong sữa. trong thành phần cấu tạo của các casein thường có nhiều gốc axit glutamic và axit aspactic nên chúng có tắnh axit. Các casein chủ yếu là ở dạng mixen có chứa gần 8% hợp chất vô cơ, mà trong ựó, canci chiếm một lượng lớn.
Ba casein có trong sữa là α (α51 , α52 ), β và casein K. Mỗi casein có ựặc ựiểm riêng về tắnh chất và thành phần cấu tạo - nhưng chúng cùng có ựặc
ựiểm là trong phân tử có chứa phần ưa béo và phần tắch ựiện. Các tương tác tĩnh ựiện xảy ra chủ yếu ở phần mang ựiện tắch.
Một trong những tắnh chất quan trọng nhất của casein α và casein β là khả năng cố ựịnh các cation hóa trị 2 (chủ yếu là canci) rồi sau ựó kết tủa. Tỷ lệ cố ựịnh phụ thuộc vào vùng ựể cố ựịnh, vào nồng ựộ ion canci trong môi trường, vào nhiệt ựộ, pH và mức ion. Khả năng cố ựịnh ion canci sẽ giảm khi pH giảm và khi lực ion tăng. Người ta thấy có một nồng ựộ giới hạn của canci, ngoài nồng ựộ này, phức casein-Ca+2 sẽ kết tủa. Khi ựắnh ion Ca+2 vào sẽ giảm sự tắch ựiện âm và do ựó, giảm lực ựẩy tĩnh ựiện. Casein K thường làm suy giảm phản ứng tạo phức với Ca+2 và kết tủa của các casein α và β ựể tạo ra những mixen tổng hợp rất giống với những mixen tự nhiên nhưng kém bền hơn. Kắch thước của những mixen này phụ thuộc vào lượng casein K và nồng ựộ canci.
Hàm lượng casein trong sữa khoảng 24ọ28g/lắt, chủ yếu là ở dạng mixen (những hạt lơ lửng trong sữa). Khi ở pH=4,6, phần mixen kết tủa chiếm 80% tổng lượng protein trong sữa.
Phần protein không kết tủa ở pH=4,6 gọi là protein hòa tan hay protein lactoserum. Trong nhóm này gồm các protein hình cầu như: β-lactoglobulin, α-lactalbumin. Phần protein hòa tan chiếm 20% tổng lượng protein trong sữa. 7.5- Hệ thống protein của thực vật
Trong nhóm này, chúng tôi giới thiệu các protein có trong lúa mì và ựậu tương - là những sản phẩm có nguồn gốc thực vật và giàu protein.
Trong các hạt ngũ cốc, prolamin và glutelin là 2 nhóm protein quan trọng, chiếm 75ọ95% tổng lượng protein của hạt.
Ứng với mỗi loại hạt, các protein này còn có những tên riêng như: phần prolamin của ngô có tên là zein, của lúa mì có tên là gliadin, ở ựại mạch có tên là hocdein, ... hoặc như phần glutelin của lúa mì có tên là glutenin, ở ựại mạch có tên là hocdenin, còn ở yến mạch thì lại có tên là avenin.
Gliadin và glutenin chiếm phần chủ yếu của gluten bột mì. Gliadin ựặc trưng cho ựộ giãn còn glutenin ựặc trưng cho ựộ ựàn hồi của bột nhào. Các gliadin của lúa mì có tắnh ựa hình rất lớn: ngay cùng 1 loại cũng có tới 20ọ30 gliadin khác nhau. Khi hình thành mạng lưới gluten trong bột nhào, các gliadin sẽ liên kết với nhau bằng cầu hydro giữa các gốc glutamin ựể tạo ra những sợi có phân tử lượng rất lớn.
Các glutanin còn biểu lộ tắnh ựa hình mạnh mẽ hơn ở gliadin vì xu hướng tự liên kết với nhau bằng tương tác ưa béo, bằng liên kết hydro và
bằng cầu disulfua của chúng lớn hơn. Khi phá hủy cầu disulfua giữa các phân tử, người ta thu ựược 25 " dưới ựơn vị" glutenin (với các dạng bột mì khác nhau).
Ở trạng thái ngâm nước, các glutenin tạo ra một khuôn hoặc một màng mỏng rất chắc, ựàn hồi, có tắnh cố kết cao và chịu ựược sự kéo căng. Như vậy, glutenin có liên quan chặt chẽ ựến ựộ ựàn hồi của bột nhào.
Trung bình có 40ọ45% protein trong hạt ựậu tương. Hàm lượng protein phân bố chủ yếu ở các lá mầm. Trong các lá mầm chứa chủ yếu các protein hình cầu. Về phương diện chức năng có thể chia làm 2 nhóm:
- Protein dự trữ (globulin) có thể bị phân hủy trong thời gian hạt nẩy mầm ựể làm chất dinh dưỡng cho phôi sinh trưởng.
- Protein cấu trúc hoặc protein chức năng như enzyme.
Các protein của ựậu tương có thể tách ra nhiều ựoạn bằng sắc ký, bằng ựiện di hoặc bằng ly tâm.
Với phương pháp ly tâm, người ta sẽ tách ra ựược 4 ựoạn tương ứng với hệ số pha lắng là 2S-7S-11S và 15S (S là ựơn vị Svedberg ở 20ồC, trong nước 1S=10-13 giây).
Các globulin 7S và 11S chiếm trên 70% tổng lượng protein của hạt ựậu tương.
Trong hạt ựậu tương còn chứa các enzym như: β-amilase, lipoxygenase, cytochrome C, ... là những protein của nhóm 7S. Trong ựoạn 7S còn có các hemaglutinin (hay lectin) mà phân tử của chúng có thể tạo phức khá bền vững với hợp chất glucid.
Tương tác giữa các lectin với các glucoprotein có mặt ở trên bề mặt các hồng cầu sẽ làm ngưng kết các tế bào này. Phần lớn, các hạt họ ựậu ựều chứa lectin và một số chất khác (như rixin) thường ựộc ựối với ựộng vật.
CHƯƠNG 2
CARBOHYDRAT
Carbohydrat là những hợp chất hữu cơ ựược tổng hợp nhờ quá trình quang hợp của cây xanh. Hàm lượng carbohydrat chiếm khoảng 2% trọng lượng khô trong cơ thể ựộng vật. ở thực vật, hàm lượng carbohydrat lên ựến 80 ọ90% trọng lượng khô, là thức ăn chủ yếu của ựộng vật, nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho cơ thể tiến hành các chức năng khác nhau. Carbohydrat còn ựóng vai trò tạo hình, tham gia vào thành phần cấu tạo của nhiều chất quan trọng trong cơ thể như: protein, axit nucleic, enzyme, ...
Dựa vào thành phần cấu tạo và tắnh chất của carbohydrat, người ta chia nó thành các nhóm như sau:
- Monosacarit (Monosaccharide): là ựơn vị cấu tạo, không bị thủy phân - Oligosacarit (Oligosaccharide): gồm từ 2 ọ10 phân tử monosacarit liên
kết với nhau bằng liên kết glycozit
- Polysacarit (Polysaccharide): gồm nhiều ựơn vị monosacarit liên kết với nhau bằng liên kết glycozit, người ta chia polysacarit làm hai nhóm:
+ Polysacarit ựồng thể: ựược cấu tạo từ cùng một loại monosacarit; + Polysacarit dị thể: ựược cấu tạo từ nhiều loại monosacarit khác
nhau, hoặc có thể có thêm các thành phần khác như: axit sulphuric, axit axetic.